新型铝合金的研发

近几十年来，世界铝合金材料正在向高强高韧等高性能铝合金新材料的方向发展，以满足航天航空等军事工业和一些特殊工业部门的需求;同时发展一系列具有各种性能和功能的可以满足不同条件和用途的民用铝合金新材料。
　　
　　铝合金新材料的研发方向，主要是应用微合金化理论、采用电子冶金技术，调整合金元素含量和比例，添加高效微量元素，一方面改造现有1×××～9×××系列的上千种传统铝合金，使之充分发挥潜力，另一方面设计和发展一批新型的高强、高韧、高模、耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐高温、耐低温、耐辐射、防火、防爆、易切削、易抛光、可表面处理、可焊接的和超轻的铝合金材料及挤压产品，以满足不断发展的国防军工、科技尖端和国民经济高速度发展的要求。
　　
　　一.铝-锂合金(Al-Li)。
　　
　　铝-锂合金的特性是具有低的密度、高的弹性模量和高的强度。现在开发成熟的铝-锂合金主要是Al-Li-Sc-Zr系和Al-Li-Mg-Zr系合金，能够替代7×××系超高强合金的均为Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金。较典型的合金有2090和8091等20多种。研制的目标是达到7075-T6的强度和7075-T73的抗蚀性能。1996年美国在直升机中应用的铝-锂合金已达到机体重量的20%左右，2010年以后，在大型客机上预计有20%以上的结构采用铝-锂合金制作。
　　
　　二.铝-钪合金(Al-Sc)。
　　
　　钪属于稀土类金属元素，密度小，熔点高，因为它能显著提高铝合金的再结晶温度和力学性能，因而引起高度重视。近年来，俄罗斯和德国在Al-Sc合金的研究方面取得了很大进展，并研究出Al-Zn-Mg-Sc-Zr系和Al-Mg-Sc系合金。前者的特性是强度高，塑性、疲劳性能和焊接性能好，是一种新的高强、高韧性可焊铝合金。它的应用领域也主要是航空和航天，此外也可以应用在高速舰艇和高速列车上。
　　
　　三.铝-铍合金(Al-Be)。
　　
　　铍也属于高熔点的稀有金属，Al-(7.0～30)%Be-(3～8)%Mg合金都处于Al-Be-Mg三元相图的两相区，其组织由初晶铍和固溶Mg的Al相组成，使合金有很好的综合性能。如Al-7.0%Be-3%Mg合金的抗拉强度达到650Mpa，伸长率大于10%，可以应用在航空工业。但由于制造工艺复杂，使其应用受到限制。
　　
　　四.铝基复合材料。
　　
　　目前开发的铝基复合材料主要有B/Al、BC/Al、SiC/Al、Al2O3/Al等。添加的纤维可分为颗粒、晶须、短纤维和长纤维，其中SiC/Al复合材料是较有发展前途的，因为它不需要用扩散层处理包覆纤维，成本低。铝基复合材料的特点是密度小、比强度和比刚度高、比弹性模量大、导电导热性好、抗腐蚀、耐高温、抗蠕变和耐疲劳等。美国制造的10米多长的型材和管材已经用在了各种航天器上，并且已经成为铝合金、甚至铝-锂合金的重要竞争对手。此外，铝-钢、铝-钛等层压式铝基超高强复合材料在近年来也得到了发展。